JPS6217438A - Compression energy absorbing member - Google Patents

Compression energy absorbing member

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Publication number
JPS6217438A
JPS6217438A JP15516785A JP15516785A JPS6217438A JP S6217438 A JPS6217438 A JP S6217438A JP 15516785 A JP15516785 A JP 15516785A JP 15516785 A JP15516785 A JP 15516785A JP S6217438 A JPS6217438 A JP S6217438A
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JP
Japan
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main body
resin
load
reinforcing fibers
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP15516785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Hiraoka
平岡 康一
Yukio Sugiyama
杉山 之男
Osamu Arakane
荒金 修
Nobuo Tsuchiyama
土山 信夫
Toshihiro Ito
俊弘 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON KOUKUUKI KAIHATSU KYOKAI
Japan Aircraft Development Corp
Original Assignee
NIPPON KOUKUUKI KAIHATSU KYOKAI
Japan Aircraft Development Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON KOUKUUKI KAIHATSU KYOKAI, Japan Aircraft Development Corp filed Critical NIPPON KOUKUUKI KAIHATSU KYOKAI
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Publication of JPS6217438A publication Critical patent/JPS6217438A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/127Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members by a blade element cutting or tearing into a quantity of material; Pultrusion of a filling material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a member of light weight while having a large energy absorbing capacity against a shocking compression load by installing a supporting table on both end parts of a cylindrical resin body in which reinforcing fiber is arranged in the longitudinal and circumferential directions. CONSTITUTION:A cylindrical body 1 is made of a thermoset resin such as, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a phenolic resin, etc. or of a thermoplastic resin such as, an ABS resin, a nylon resin, etc., and a reinforcing fiber such as, a carbon fiber, a graphite fiber, a glass fiber, etc. is arranged in its longitudinal and circumferential directions. Supporting tables 2, 3 are installed on both ends of the body 1, and chamfers 4 which triggers the breakage of the body 1 when a shock load is applied, are formed on the inside of the end part of the body 1.

Description

【発明の詳細な説明】 11」3−机月m この発明は圧縮エネルギー吸収部材に関し、さらに詳し
くは、特に航空機の座席等における衝撃吸収体として好
適な部材に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a compression energy absorbing member, and more particularly, to a member suitable as a shock absorber for an aircraft seat or the like.

1股立1ま たとえば、航空機が着陸に失敗したような場合、発生す
る衝撃エネルギーの多くは機体や降11装置等で吸収さ
れる。しかしながら、乗員や乗客にもかなりの衝撃が加
わる。ときには、9Gを超えることさえある。したがっ
て、そのような衝撃エネルギーを座席で吸収することが
できれば、乗客の安全は大きく向上する。圧縮エネルギ
ー吸収部材は、そのような衝撃エネルギーを吸収する部
材として使用されるものである。
For example, when an aircraft fails to land, most of the impact energy generated is absorbed by the aircraft body, landing gear, etc. However, the occupants and passengers are also subjected to considerable shock. Sometimes it even exceeds 9G. Therefore, if such impact energy can be absorbed by the seat, passenger safety will be greatly improved. Compression energy absorbing members are used as members that absorb such impact energy.

航空機における衝撃エネルギー吸収部材としては、19
85年2月12日〜14日に米国において開催されたA
ERO8PACE  ENGINEERING  C0
NFERENCE  AND  5HOWで発表された
ものが知られている。この部材は、樹脂と炭素m帷との
複合材料からなる円筒状の本体を有し、かつフィラメン
トワインディング法によって上記炭素繊維を本体の長手
方向に対して±60″の2方向に配列したもので、これ
を座席の枠体の対角部材として用いて座席に加わる衝撃
エネルギーを吸収しようとするものである。
As an impact energy absorbing member in an aircraft, 19
A held in the United States from February 12th to 14th, 1985.
ERO8PACE ENGINEERING C0
The one announced at NFERENCE AND 5HOW is well known. This member has a cylindrical body made of a composite material of resin and carbon fiber, and the carbon fibers are arranged in two directions of ±60'' with respect to the longitudinal direction of the body using a filament winding method. This is used as a diagonal member of the seat frame to absorb impact energy applied to the seat.

この部材は、従来多用されているアルミニウム合金等の
金属にくらべて比強度、比弾性率の大きい、樹脂と炭素
繊維との複合材料を使用しているから、軽量であり、他
の輸送手段にくらべて軽量化効果が格段に大きい航空機
の部材として好適なものである。しかしながら、軽量化
効果を保ちつつ衝撃エネルギー吸収能をより一層向上さ
せようとすると、以下において説明するような問題がで
てくる。
This member uses a composite material of resin and carbon fiber, which has higher specific strength and specific modulus than conventional metals such as aluminum alloy, so it is lightweight and suitable for other means of transportation. It is suitable as an aircraft member because it has a much greater weight reduction effect. However, if an attempt is made to further improve the impact energy absorption ability while maintaining the weight reduction effect, the following problems arise.

すなわち、従来の部材は、上述したように炭素lINを
本体の長手方向に対して±60’の2方向に配列してい
る。すなわち、本体の長手方向に延びる炭素IINは存
在しない。そのため、長手方向における圧縮強度がそれ
ほど高くない。したがって、これを圧縮エネルギー吸収
部材として使用しても、そのエネルギー吸収量に対応す
るクラッシュ荷重(押しつぶし荷重)がそう高くならな
い。
That is, in the conventional member, the carbon lIN is arranged in two directions of ±60' with respect to the longitudinal direction of the main body, as described above. That is, there is no carbon IIN extending in the longitudinal direction of the body. Therefore, the compressive strength in the longitudinal direction is not so high. Therefore, even if this is used as a compression energy absorbing member, the crush load (crushing load) corresponding to the amount of energy absorbed will not become so high.

このことは、吸収能を一層向上させようとした場合、ク
ラッシュストロークをより長くするか、肉厚をより厚く
して本体の大径化を図らなければならないことを意味し
ている。しかしながら、そうすると軽量化効果が減殺さ
れてしまう。
This means that in order to further improve the absorption capacity, the crush stroke must be made longer or the wall thickness must be increased to increase the diameter of the main body. However, if this is done, the weight reduction effect will be diminished.

明が 決しようとする間 1 この発明の目的は、従来の部材の上記欠点を解決し、よ
り軽量で、かつ衝撃的な圧縮負荷に対してエネルギー吸
収能の大きい部材を提供するにある。
1. An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of conventional members and to provide a member that is lighter in weight and has a greater ability to absorb energy against impulsive compressive loads.

問題点を°解決するための手 上記目的を達成するためのこの発明は、樹脂と補強繊維
との複合材料からなる円筒状の本体と、前記本体の両端
部に装着した支持台とを有し、かつ前記補強IINは、
前記本体の長手方向と円周方向の2方向に配列されてい
る圧縮エネルギー吸収部材を特徴とするものである。
To achieve the above object, the present invention has a cylindrical main body made of a composite material of resin and reinforcing fibers, and support stands attached to both ends of the main body. , and the reinforcement IIN is
It is characterized by compressive energy absorbing members arranged in two directions, a longitudinal direction and a circumferential direction of the main body.

作  用 部材に、その長手方向の圧縮による衝撃負荷が加わった
場合、その衝撃によって完全に破壊に至るまでに部材が
吸収する歪エネルギーの量は、部材を構成している材料
の塑性変形後の挙動によって左右される。したがって、
金属のように塑性変形せず、急激に破壊する、つまり脆
性破壊する、樹脂と繊維との複合材料を使用すると、エ
ネルギー吸収能が大きく低下してしまうことが予想され
るが、この発明においては、本体の長手方向と円周方向
の2方向に配列されている補強繊維が、互いに共同して
、衝撃時における本体の局部座屈やオイラー座屈を防止
し、脆性破壊を起こすことなく端部から順次破壊を持続
、進行させる。これにより、衝撃エネルギー吸収能が著
しく向上する。
When an impact load is applied to a working member due to compression in its longitudinal direction, the amount of strain energy absorbed by the member before it completely breaks due to the impact is determined by the amount of strain energy after plastic deformation of the material constituting the member. Depends on behavior. therefore,
If a composite material of resin and fiber is used, which does not undergo plastic deformation like metal but breaks rapidly, that is, it breaks brittle, it is expected that the energy absorption ability will be greatly reduced. The reinforcing fibers arranged in two directions, the longitudinal direction and the circumferential direction of the main body, work together to prevent local buckling and Euler buckling of the main body during impact, and to prevent brittle fracture at the ends. The destruction continues and progresses sequentially. This significantly improves the impact energy absorption ability.

友11 この発明を実箱例に基いてさらに詳細に説明するに、第
1図において、圧縮エネルギー吸収部材は、その長手方
向の圧縮による衝撃負荷が加わった場合に生ずる衝撃エ
ネルギーを吸収する、樹脂と補強I!維との複合材料か
らなる円筒状の本体1と、この本体1の一端部で、かつ
本体1の内側に嵌合された支持台2と、本体1の他端部
で、かつやはり内側に、しかも本体1との間にわずかに
間隙ができるように嵌合された支持台3とを有している
。本体1の他端部内側には、たとえば面取りによるチア
ンファ4が付けられ、また支持台3には、上記チ7ンフ
ァ4に対応して曲率が付けられている。もつとも、本体
がヂアンファを有する場合には必ずしもこの曲率を付【
プなくてよい。チアンファ4は、部材に本体1の長手方
向の圧縮による衝撃負荷が加わったときに、本体1の破
壌の、いわゆる引き金となるものである。つまり、トリ
ガーであるわけで、本体1は支持台3側から順次破壊し
てゆく。また、本体1と支持台2.3とは、たとえばリ
ベットや接着により、あるいはこれらの併用により一体
に結合されている。しかしながら、この結合は、通常の
使用状態においては破壊しないが、圧縮による衝撃負荷
が加わると破壊する。
Friend 11 To explain this invention in more detail based on an example of a real box, in FIG. 1, the compression energy absorbing member is made of resin that absorbs the impact energy generated when an impact load is applied due to compression in the longitudinal direction. And reinforcement I! A cylindrical main body 1 made of a composite material with fibers, a support base 2 fitted at one end of the main body 1 and inside the main body 1, and a support base 2 fitted at the other end of the main body 1 and also inside the main body 1, Moreover, it has a support base 3 fitted to the main body 1 with a slight gap. A chamfer 4, for example, formed by chamfering, is attached to the inside of the other end of the main body 1, and the support base 3 is provided with a curvature corresponding to the chamfer 4. However, if the main body has a diaphragm, this curvature is not necessarily attached.
You don't have to do it. The bumper 4 serves as a so-called trigger for the failure of the main body 1 when an impact load due to longitudinal compression of the main body 1 is applied to the member. In other words, since it is a trigger, the main body 1 is sequentially destroyed starting from the support base 3 side. Further, the main body 1 and the support base 2.3 are integrally connected, for example, by rivets, adhesives, or a combination of these. However, although this bond does not fail under normal use conditions, it will fail when subjected to a compressive impact load.

上記本体は、上述したように、樹脂と補強m維との複合
材料からなっている。樹脂は、複合材料の、いわゆるマ
トリクスを形成するもので、通常、たとえばエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイ
ミド樹脂などの熱硬化性樹脂が使われる。しかしながら
、ABS樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネイト樹脂な
どの熱可塑性樹脂を使用することも可能である。また、
補強lIMは、たとえば炭素a!膣、黒鉛1雑、有機高
弾性繊維(たとえば、ポリアラミド繊維)、ガラスli
t、アルミナMi11.アルミナーシリカ繊維、ボロン
繊維、シリコンカーバイド繊維などの高強度、高弾性l
INである。なかでも、比較的高強度、高弾性であり、
かつ低比重であるために本体の比強度をより高くできる
炭素繊維、黒鉛繊維、有機高弾性繊維が好ましい。もっ
とも、これら補強繊維の少なくとも2種を併用すること
もできる。補強m維は、形態的にはストランド(マルチ
フィラメント)か織物である。織物の場合、交錯部にお
ける経糸と緯糸の屈曲(クリンプ)が比較的少な(、か
つ組織が安定している平織物であるのが最も好ましいが
、他の組織の織物、たとえば朱子織物や綾織物であって
もよい。しかして、これら補強繊維は、本体中に40〜
75体積%、好ましくは50〜65体積%含まれている
As mentioned above, the main body is made of a composite material of resin and reinforcing fibers. The resin forms the so-called matrix of the composite material, and typically thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenolic resins, and polyimide resins are used. However, it is also possible to use thermoplastic resins such as ABS resin, nylon resin, polycarbonate resin. Also,
Reinforced lIM is, for example, carbon a! Vagina, graphite 1 miscellaneous, organic high elastic fibers (e.g. polyaramid fibers), glass li
t, alumina Mi11. High strength and high elasticity such as alumina silica fiber, boron fiber, silicon carbide fiber, etc.
It is IN. Among them, it has relatively high strength and high elasticity,
Carbon fibers, graphite fibers, and organic high-modulus fibers are preferred because they have low specific gravity and can increase the specific strength of the main body. However, at least two of these reinforcing fibers can also be used in combination. The reinforcing fiber is in the form of a strand (multifilament) or a woven fabric. In the case of woven fabrics, it is most preferable to use plain woven fabrics, which have relatively little bending (crimping) of the warp and weft yarns at the intersection (and have a stable texture), but woven fabrics with other textures, such as satin woven fabrics and twill woven fabrics, are most preferable. However, these reinforcing fibers may have a content of 40 to 40% in the main body.
It contains 75% by volume, preferably 50-65% by volume.

最も重要なのは、これら補強繊維の配列方向である。す
なわち、補強IMは、本体の長手方向と円周方向の2方
向に配列されている。というのも、複合材料はその特性
が補強繊維の方向に大きく左右される、いわゆる異方性
が極めて大きい材料である。したがって、補強繊維が長
手方向にのみ配列されていると、円周方向は樹脂のみと
なり、長手方向の圧縮による衝撃負荷が加わったときに
本体が一気に破壊してしまい、一定の荷重を持続するこ
とができなくなって衝撃エネルギー吸収能がほとんど得
られない。また、逆に、円周方向にのみ補強暉維を配列
すると、こんどは長手方向が樹脂のみになってしまい、
やはり吸収能がほとんど浮られなくなってしまう。この
ように、補強繊維を本体の長手方向と円周方向の2方向
に配列しておくことは大変重要なことである。もつとも
、この発明は、これらの方向に加えて、ざらに、たとえ
ば±45°の2方向に補強11雑が配列されていてもよ
いものであろうなお、補強繊維は、本体の長手方向およ
び円周方向にそれぞれ正しく配列されているのが最も好
ましいが、±5°程度までの方向のずれはr+容し得る
The most important thing is the direction in which these reinforcing fibers are arranged. That is, the reinforcing IMs are arranged in two directions: the longitudinal direction and the circumferential direction of the main body. This is because composite materials are highly anisotropic materials whose properties are greatly influenced by the direction of reinforcing fibers. Therefore, if the reinforcing fibers are arranged only in the longitudinal direction, there will be only resin in the circumferential direction, and when an impact load due to compression in the longitudinal direction is applied, the main body will break at once, and it will be difficult to maintain a constant load. , and almost no impact energy absorption ability can be obtained. On the other hand, if the reinforcing fibers are arranged only in the circumferential direction, then only the resin will be used in the longitudinal direction.
After all, the absorption capacity becomes almost impossible. In this way, it is very important to arrange the reinforcing fibers in two directions, the longitudinal direction and the circumferential direction of the main body. However, in addition to these directions, the reinforcing fibers may be arranged roughly in two directions, for example, ±45 degrees. It is most preferable that they are arranged correctly in the circumferential direction, but a deviation in the direction of about ±5° can be tolerated.

この点をさらに詳嘲に説明するに、補強繊維の配vll
方向としては、この発明のように本体の長手方向と円周
方向の2方向、つまりOoと906の2方向や、±45
°の2方向、±606の2方向等が考えられるが、クラ
ッシュ荷重は1本体の長手方向における圧縮強度に依存
し、圧縮強度が高くなるにしたがって、クラッシュ荷重
、つまり圧縮エネルギー吸収能も高くなる。しかるに、
補強繊維を00と90’の2方向に配列したものは、±
456や±60°の2方向に配列したものにくらべて長
手方向の圧縮強度が4倍程度も高い。つまり、それほど
衝撃エネルギー吸収能が高くなるわけである。
To explain this point in more detail, the distribution of reinforcing fibers
The directions include two directions, the longitudinal direction and the circumferential direction of the main body as in this invention, that is, the two directions Oo and 906, and the ±45
Two directions of ° and two directions of ±606 are possible, but the crush load depends on the compressive strength in the longitudinal direction of one body, and as the compressive strength increases, the crush load, that is, the compressive energy absorption capacity also increases. . However,
The reinforcing fibers arranged in two directions, 00 and 90', are ±
The compressive strength in the longitudinal direction is about 4 times higher than that of 456 or those arranged in two directions of ±60°. In other words, the impact energy absorption ability becomes higher.

このように、補強繊維は本体の長芋方向と円周方向の2
方向に延在しているが、長手方向の補強WrN量を増や
しても、クラッシュ時のピーク荷重が大きくなるだけで
、衝撃エネルギーの吸収量に対応するクラッシュ荷重は
大きくならない。逆に、円周方向の補強繊維量を増やす
とクラッシュ荷重が小さくなる。したがって、長手方向
と円周方向の補強繊維量は互いに等しく、またはほぼ等
しくしておくのが最も好ましい。
In this way, the reinforcing fibers are distributed in two directions: in the long direction of the main body and in the circumferential direction.
However, even if the amount of reinforcement WrN in the longitudinal direction is increased, the peak load at the time of a crash only increases, and the crush load corresponding to the amount of absorption of impact energy does not increase. Conversely, increasing the amount of reinforcing fibers in the circumferential direction reduces the crush load. Therefore, it is most preferable that the amounts of reinforcing fibers in the longitudinal direction and the circumferential direction are equal or approximately equal to each other.

上述したような本体は、補強繊維を互いに並行かつシー
ト状に引き揃え、樹脂を含浸した、いわゆる一方向性プ
リプレグや、補強繊維の織物に樹脂を含浸した、いわゆ
る織物プリプレグを使用し、それらプリプレグを、マン
ドレルに、補強繊維がマンドレルの長芋方向と円周方向
を向くように所望の回数巻き付け、加熱、加圧して成形
することによって得ることができる。なお、一方向性プ
リプレグを使用して成形する場合は、円周方向の層が本
体の最外層になるようにするのが好ましい。
The main body as described above uses so-called unidirectional prepreg, in which reinforcing fibers are arranged parallel to each other in a sheet shape and impregnated with resin, and so-called woven prepreg, in which reinforcing fiber fabric is impregnated with resin. can be obtained by winding the reinforcing fibers around a mandrel a desired number of times in such a way that the reinforcing fibers are oriented in the long direction and the circumferential direction of the mandrel, and then heating and pressurizing to shape. In addition, when molding is performed using a unidirectional prepreg, it is preferable that the layer in the circumferential direction becomes the outermost layer of the main body.

最も好ましいのは、最内層と最外層を円周方向の補強m
iとし、それらの間を長手方向の補強繊維の層とした、
いわゆるサンドインチ構成を採ることである。というの
も、一方向性プリプレグは織物プリプレグのように補強
繊維が交錯していないので、最外層に長手方向の補強4
INを配列すると、破壊過程で補強繊維間に生じた亀裂
が伝播しやすくなるからである。この点、織物プリプレ
グを使用すると、織物は経糸と緯糸が交錯しているがゆ
えに上述したような亀裂の伝播の心配がなく、またクラ
ッシュ時の荷重変動を小さくできるので有利である。ま
た、たとえば経糸をマンドレルの長手方向に向ければ緯
糸が必然的に円周方向を向くことになるから、成形も容
易である。
Most preferably, the innermost layer and the outermost layer are reinforced in the circumferential direction.
i, with a layer of reinforcing fibers in the longitudinal direction between them,
This is to adopt a so-called sandwich inch configuration. This is because unidirectional prepreg does not have reinforcing fibers interlaced like woven prepreg, so the outermost layer has longitudinal reinforcement 4.
This is because when the INs are arranged, cracks generated between the reinforcing fibers during the fracture process tend to propagate. In this regard, the use of woven prepreg is advantageous because the warp and weft yarns of the woven fabric are intertwined, so there is no need to worry about crack propagation as described above, and load fluctuations during a crash can be reduced. Furthermore, for example, if the warp yarns are oriented in the longitudinal direction of the mandrel, the weft yarns will inevitably be oriented in the circumferential direction, making it easy to form.

本体に嵌合される支持台は、表面硬度が比較的高い、た
とえば金属と補強ti維との複合材料や、ステンレス鋼
、ニッケル・クロム鋼、ニッケル・クロム・モリブデン
鋼などで作られている。なかでも、比強度が大きく、軽
旦化が可能な金属と補強繊維との複合材料、とりわけ金
属としてアルミニウム合金を使用したものが最も好まし
い。その場合、本体が接する面にメッキ等によりクロム
を被覆し、その面の硬度を向上させておくのが好ましい
The support base fitted to the main body is made of a material with relatively high surface hardness, such as a composite material of metal and reinforced Ti fiber, stainless steel, nickel-chromium steel, nickel-chromium-molybdenum steel, etc. Among these, the most preferred is a composite material of metal and reinforcing fiber that has a high specific strength and can be made lightweight, especially one using an aluminum alloy as the metal. In that case, it is preferable to coat the surface in contact with the main body with chromium by plating or the like to improve the hardness of that surface.

支持台は、本体に衝撃負荷を伝え、本体が端部から順次
破壊してゆくための面を与える。そのため、本体の外径
よりも大きく作られている。
The support provides a surface for transmitting impact loads to the body and for the body to fracture sequentially from the ends. Therefore, it is made larger than the outer diameter of the main body.

さて、上述した部材は、それに長手方向の圧縮負荷が加
わったとき、まず本体1と支持台2.3との結合が破壊
し、本体1が支持台3の面と接し、チアンファ4がトリ
ガーとなってその端部から順次破壊してゆく。第2図は
、そのときの本体1の変位(圧縮(7)I)t (mm
)と圧縮筒IP (Kg)との一般的な関係を示すもの
である。第2図において、Ppはピーク荷重であり、p
cはクラッシュ荷重である。吸収エネルギーは曲線下の
面積で表わされるが、実際のエネルギー吸収効果は、破
壊開始後、つまりピーク荷重が現われた後の挙動に左右
される。すなわち、クラッシュ荷重が重要なのであり、
クラッシュ荷重が一定のレベルで推移する破壊が最もよ
い破壊モードである。なお、エネルギー吸収効果は、ク
ラッシュ荷重を本体の横断面積および比重で割った値、
すなわち比吸収エネルギーで比較される。
Now, when the above-mentioned member is subjected to a compressive load in the longitudinal direction, the connection between the main body 1 and the support base 2.3 is broken, the main body 1 comes into contact with the surface of the support base 3, and the chimney 4 contacts the trigger. Then, it is destroyed one by one starting from the end. Figure 2 shows the displacement (compression (7) I)t (mm
) and compression cylinder IP (Kg). In Figure 2, Pp is the peak load, p
c is the crush load. Absorbed energy is expressed by the area under the curve, but the actual energy absorption effect depends on the behavior after fracture initiation, that is, after the peak load appears. In other words, the crush load is important,
The best failure mode is one in which the crush load remains at a constant level. The energy absorption effect is calculated by dividing the crush load by the cross-sectional area and specific gravity of the main body.
In other words, they are compared in terms of specific absorbed energy.

次に、本体の破壊の引き金となるトリガーに関して他の
例を説明する。もつとも、この発明においては、トリが
−を備えることが必須であるわけではない。しかしなが
ら、トリガーを設けておくことによって破壊の不安定性
を防止できるので好ましい。
Next, another example of the trigger that triggers the destruction of the main body will be explained. However, in this invention, it is not essential that the bird has -. However, it is preferable to provide a trigger because instability of the fracture can be prevented.

第3図に示すものは、上記第1図に示したチャンファ4
を本体1の厚み全体にわたって付けたものである。いわ
ゆる、フルチアンファである。
What is shown in Fig. 3 is the chamfer 4 shown in Fig. 1 above.
is applied over the entire thickness of the main body 1. This is the so-called Fulcienfa.

第4図に示すものは、第1図に示したものにhいて本体
1にはチャンファを設けず、本体1が負荷状態で支持台
3の曲率部に乗り上げ、内側から押し拡げられるように
して破壊が進行するようにしたものである。この場合、
曲率は、本体の大きさにもよるが、通常、半径5mm以
下でよい。
The one shown in FIG. 4 differs from the one shown in FIG. 1 in that the main body 1 is not provided with a chamfer, and the main body 1 rides on the curved part of the support base 3 under load and is pushed out from the inside. The destruction was made to proceed. in this case,
Although the curvature depends on the size of the main body, the radius may generally be 5 mm or less.

第5因および第6図に示すものは、第4図に示したもの
において、本体1の、支持台の曲率部と対応する端部に
切込み5を設け、この切込み5をトリガーとしたもので
ある。
The fifth factor and the one shown in FIG. 6 are the same as that shown in FIG. 4, but a notch 5 is provided at the end of the main body 1 corresponding to the curvature of the support base, and this notch 5 is used as a trigger. be.

さらに、上述したような本体にピーク荷重を若干超える
長手方向の圧縮負荷を加え、その後負荷を取り除いて端
部をあらかじめクラッシュさせておくと、ピーク荷重と
クラッシュ荷重をほぼ等しくすることも可能になる。そ
の場合、破壊モードとしては理想的であるが、製造工程
はひとつ増えることになる。
Furthermore, by applying a longitudinal compressive load that slightly exceeds the peak load to the main body as described above, and then removing the load and allowing the ends to crash in advance, it is possible to make the peak load and crush load approximately equal. . In that case, it would be an ideal mode of destruction, but it would add one more manufacturing process.

■3ノリbi この発明は、本体における補強繊維が、本体の長手方向
と円周方向の2方向に配列されているからして、圧縮強
度が高く、また脆性破壊を防止することができて、長手
方向の圧縮負荷によるエネルギーの大きな吸収能が得ら
れる。そればかりか、本体が、比強度の高い、樹脂と補
強繊維との複合材料であるから軽量にできる。
■3 Noribi This invention has high compressive strength and can prevent brittle fracture because the reinforcing fibers in the main body are arranged in two directions, the longitudinal direction and the circumferential direction of the main body. A large ability to absorb energy due to longitudinal compressive loads is obtained. Moreover, since the main body is made of a composite material of resin and reinforcing fibers with high specific strength, it can be made lightweight.

第7図は、第1図で説明した部材について試験した変位
−荷重特性を示すグラフである。ただし、本体は、エポ
キシ樹脂と、経方向と緯方向の繊維密度が互いに等しい
炭素繊維平織物との複合材料からなり、その経糸が長手
方向になるように、したがって緯糸が円周方向になるよ
うに配列されている。また、本体の内径は20mmで、
厚みは1゜55mmである。本体端部のチ7ンファは、
本体内面から0.95mmまでの部分に角度30″で付
けられ、−力支持台には半径1mmの曲率が付けられて
いる。支持台はステンレス鋼製である。
FIG. 7 is a graph showing the displacement-load characteristics tested for the member explained in FIG. However, the main body is made of a composite material of epoxy resin and carbon fiber plain fabric with equal fiber density in the warp and weft directions, and the warp is in the longitudinal direction and the weft is in the circumferential direction. are arranged in In addition, the inner diameter of the main body is 20mm,
The thickness is 1°55mm. The chip at the end of the main body is
It is attached at an angle of 30'' up to 0.95 mm from the inner surface of the main body, and the force support is provided with a curvature of 1 mm in radius.The support is made of stainless steel.

また、試験時における圧縮負荷の印加速度は1mmZ分
である。この第7図から、この発明の圧縮エネルギ一部
材は、ピーク荷重とクラッシュ荷重がほとんど等しく、
理想的な破壊モードを示すことがわかる。もつとも、こ
の試験は衝撃負荷によるものではない。しかしながら、
衝撃負荷に対しても同様の破t7JTニードが得られる
Further, the applied acceleration of the compressive load during the test was 1 mmZ. From FIG. 7, it can be seen that the compression energy member of the present invention has almost the same peak load and crush load.
It can be seen that this shows an ideal failure mode. However, this test is not based on impact loading. however,
A similar fractured t7 JT needle is obtained for impact loading.

この発明の圧縮エネルギー吸収部材は、航空機や自動車
等、とりわけ軽虐化効果が格段に大きい航空機の、たと
えば座席の衝撃吸収体として好適である。また、たとえ
ばエレベータの落下時における@撃吸収体として使用し
たり、鉄道車両等の衝突時における衝撃吸収体として使
用することができる。
The compression energy absorbing member of the present invention is suitable as a shock absorber for, for example, a seat in an aircraft or a motor vehicle, which has a particularly large impact reduction effect. Furthermore, it can be used as a shock absorber when an elevator falls, or as a shock absorber when a railway vehicle or the like collides.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の圧縮エネルギー吸収部材の一例を示
す概略縦断面図、第2図はこの発明の部材の一般的な変
位−荷重特性を示すグラフ、第3図は上記第1図に示し
たものとは異なる本体をその要部について示す一部破断
概略側面図、第4図は上記第1図に示したものとは異な
る本体および支持台の組み合せを示す一部破断概略側面
図、第5図および第6図は上記第1図、第3図および第
4図に示したものとは異なる本体をその要部について示
す概略側面図、第7図はこの発明の部材を試験して得ら
れた変位−荷重特性を示すグラフである。 1:樹脂と補強繊維との複合材料からなる本体 2:支持台 3:支持台 4:チアノン7 5:切込み 特許出願人 財団法人日本航空機開発協会第1図 第2図 t(mm) 第3図 第5図 す 第6図
FIG. 1 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing an example of the compressive energy absorbing member of the present invention, FIG. 2 is a graph showing general displacement-load characteristics of the member of the present invention, and FIG. 3 is the same as shown in FIG. 1 above. Fig. 4 is a partially cutaway schematic side view showing the main parts of the main body different from that shown in Fig. 1; 5 and 6 are schematic side views showing main parts of the main body different from those shown in FIGS. 1, 3, and 4, and FIG. It is a graph showing displacement-load characteristics obtained. 1: Main body made of a composite material of resin and reinforcing fibers 2: Support base 3: Support base 4: Chianon 7 5: Incision Patent applicant Japan Aircraft Development Association Figure 1 Figure 2 t (mm) Figure 3 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 樹脂と補強繊維との複合材料からなる円筒状の本体と、
前記本体の両端部に装着した支持台とを有し、かつ前記
補強繊維は、前記本体の長手方向と円周方向の2方向に
配列されていることを特徴とする圧縮エネルギー吸収部
材。
A cylindrical body made of a composite material of resin and reinforcing fibers,
A compressive energy absorbing member comprising: a support base attached to both ends of the main body, and wherein the reinforcing fibers are arranged in two directions, a longitudinal direction and a circumferential direction of the main body.
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